İpek KOCAOĞLU
Uzman
Yenilik ve Girişimcilik Politikaları Birimi
ipek.kocaoğlu@izka.org.tr

Belçikalı kimyager Leo Baekeland’ın 1907 yılında ilk seri üretim plastiği olan “bakalit” maddesini yaratmasıyla malzemeler dünyasında olduğu kadar insanlık tarihinde de bir dönüm noktası yaşanmıştır. Plastikler dayanıklı, hafif ve uzun ömürlü olması nedeniyle günlük yaşamın vazgeçilmezi haline gelmiştir. Bu özellikleri sayesinde geniş bir uygulama alanı edinen plastikler, endüstriyel açıdan büyük bir avantaj sağlarken, çevre açısından, modern dünyanın en büyük tehditlerinden biri haline gelmiştir. İnsanoğlu her yıl 300 milyon ton plastik üretmekte, buna karşın plastiği bertaraf etmek veya geri dönüştürmekte oldukça zorlanmaktadır. Üstelik plastikler doğada 1000 yıl bozunmadan kalabilmektedir (Sıfır Atık Tanıtım Kitapçığı). Plastiklerin yol açtığı kirlilik, çevre üzerindeki baskıyı artırmaktadır. Öte yandan petrol rezervlerinin sınırlı olması ve artan petrol fiyatları plastik üretiminde dar boğaz oluşturmaktadır. Plastikten vazgeçmek mümkün olmadığından doğal ve uygulanabilir alternatiflere yönelen endüstri için “biyoplastikler” geleceğin malzemesi olarak öne çıkmaktadır.

Biyoplastik Nedir?

Avrupa Biyoplastik Derneği, bir plastik malzemeyi biyobazlı, biyobozunur veya her iki özelliğe birden sahipse “biyoplastik” olarak tanımlamaktadır. Daha iyi anlamak için tanımda geçen terimleri irdelemek gerekmektedir. “Biyobazlı”, bir malzemenin veya ürünün biyokütleden yani bitkilerden türetildiği anlamına gelmektedir. Biyoplastiklerde hammadde olarak en yaygın kullanılan bitkiler mısır, şeker kamışı ve selülozdur. “Biyobozunur” terimiyse biyolojik olarak çözünebilir demektir; yani ortamda bulunan mikroorganizmaların malzemeleri su, karbondioksit ve kompost gibi doğal maddelere dönüştürdüğü kimyasal süreci ifade etmektedir. Bu bakımdan biyoplastikler, hammadde kaynağına ve kullanım ömrü sonuna göre geleneksel plastiklerden ayrışmaktadır.

Türk Plastik Sanayicileri Araştırma Geliştirme ve Eğitim Vakfı (PAGEV), biyobazlı plastikleri kısmen veya tamamen biyolojik kaynaklardan üretilen plastikler olarak, biyobozunur plastikleri ise mikroorganizmalar ve enzimlerin etkisiyle biyolojik olarak çözünebilen plastikler olarak tanımlamaktadır.

11. Kalkınma Planı Tarım ve Gıdada Rekabetçi Üretim Özel İhtisas Komisyonu Raporunda ise biyoplastikler, bitkisel katı ve sıvı yağlar, bitki nişastaları veya mikroorganizmalar gibi yenilenebilir biyolojik kaynaklardan elde edilen plastikler olarak ifade edilmektedir. Biyoplastiklerin pek çok çeşidi biyobozunur özellik göstermekte ve doğada zamanla kendiliklerinden çözünerek doğaya karışabilmektedir.

Şekil 1: Biyoplastik bir şişenin doğada bozunması (Biyobozunma)

Biyoplastik Türleri

Şekil 2’de yaygın biyoplastik türleri ile bunların biyolojik olarak parçalanabilirlik ve biyobazlı içeriklerine göre nasıl sınıflandırıldıkları gösterilmektedir. Buna göre, biyoplastikleri 3 gruba ayırmak mümkündür (Avrupa Biyoplastik Derneği):

1. Kısmen veya tamamen biyobazlı ancak biyolojik olarak parçalanamayan plastikler
2. Hem biyobazlı hem de biyolojik olarak parçalanabilen plastikler
3. Fosil kaynaklarına dayanan ancak biyolojik olarak parçalanabilen plastikler

Şekil 2: Biyoplastik malzeme koordinat sistemi

Biyoplastiklerin Gelişimi

Geleneksel plastik malzemeler polimer adı verilen hammaddelerin işlenmesiyle üretilmektedir. Polimerler ise, çoğunlukla petrol vb. fosil kaynaklardan elde edilmektedir. Plastik üretiminde fosil kaynaklara alternatif olarak yenilenebilir ve doğal kaynaklı polimerler (biyopolimerler) öne çıkmaktadır. (Gümüşderelioğlu, 2012) Her ne kadar reçine, kauçuk, selüloz gibi biyoplastiklerin kullanımı çok eski tarihlere dayansa da modern biyoplastiklerin endüstriyel üretimi son 30 yılda yaygınlaşmıştır. Şekil 3’te gösterildiği üzere, 1990’larda biyoplastikler biyobozunurluk özelliğiyle öne çıkmaya başlamış ve sektörde daha geniş uygulama alanı buldukça küresel karbon salınımını azaltmaya yönelik yenilikçi bir malzeme olarak kabul görmüştür. Günümüzde ise, biyoplastikler bilhassa gıda ve oyuncak gibi tüketiciye doğrudan temas eden ürünlerde geleneksel plastiğin yerini almaktadır. (Kaplancalı, 2014)

Şekil 3: Biyoplastiklerin 3 Dönemi

Dünya Ekonomik Forumu’nun 2019 tarihli “Top 10 Emerging Technologies” başlıklı raporunda, küresel sosyal ve ekonomik düzeni radikal biçimde etkilemesi beklenen 10 yeni teknoloji arasında biyoplastikler ilk sırada yer almaktadır. Dünyadaki plastiğin % 15’inden daha azının geri dönüştürülebildiğine, geri kalanın ise yakıldığı, doğaya salındığı veya çöp sahasına gönderildiğine dikkat çekilerek biyobozunur ve biyobazlı plastiklerin çözüm olabileceği vurgulanmaktadır. (WEF, 2019)

Biyoplastiklerin Avantajları

Hem yüksek sera gazı etkisi yaratan, hem de doğal kaynakları tüketen petrol türevi plastiklerle karşılaştırıldığında, biyoplastikler insan ve çevre sağlığı bakımından üstün özelliklere sahiptir. Bu özellikler şu şekilde açıklanabilir (Kaplancalı, 2014):

• İklim koruması: Fosil kaynakların endüstriyel süreçlerde kullanılması, atmosferdeki karbondioksit miktarını artırarak sera etkisi denilen ortalama sıcaklıkta artış ve iklim değişikliği ile sonuçlanır. Sel, kuraklık ve aşırı hava olaylarında artışla kendini hissettiren iklim değişikliğinin olumsuz sonuçları nedeniyle iklim koruma ve sera gazı emisyonlarının azaltılması, küresel çevre politikalarının merkezinde yer alır.
• Karbon ayak izi: Biyobazlı plastikler, sınırlı fosil kaynaklara bağımlılığı ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için geleneksel plastiklere göre önemli avantajlara sahiptir. Yaşam döngüsü analizleri, biyobazlı plastiklerin hammadde, ürün ve uygulamaya bağlı olarak, geleneksel plastiklere kıyasla önemli bir karbondioksit azaltımı sağladığını göstermektedir. Bu yönüyle karbon ayak izinin azaltılmasına yönelik küresel hedeflere ulaşılmasına yardımcı olabilir.
• Kaynak verimliliği: Biyobazlı malzeme ve ürünlerin yeniden kullanım, geri dönüşüm ve enerji geri kazanımı için elverişli olması nedeniyle kaynak verimliliğinin artmasına önemli bir katkı sağlayabilir.
• Sağlık: Petrol bazlı plastiklerde bulunabilen BPA, PVC, Ftalat, Styren gibi katkı maddelerinin insan sağlığına olumsuz etkileri araştırmalarla ortaya konmuştur. Doğal ve biyolojik kaynaklardan elde edilen biyoplastikler ise çevre ve insan sağlığı açısından daha güvenlidir.

Biyoplastik Pazar Verileri

Avrupa Biyoplastik Derneği tarafından 2020 yılında yayımlanan “Bioplastics Market Development” Raporuna göre, biyoplastiklerin küresel üretim kapasitesi; miktar, sektör ve bölgelere göre şöyledir:

1. Biyoplastikler, her yıl üretilen 368 milyon tondan fazla plastiğin yalnızca %1’ini temsil etmektedir. Ancak talep arttıkça ve daha sofistike biyopolimerler, uygulamalar ve ürünler ortaya çıktıkça biyoplastik pazarı büyümekte ve çeşitlenmektedir. Şekil 4’te görüldüğü üzere, küresel biyoplastik üretim kapasitesinin 2020’de 2,11 milyon tondan 2025’te yaklaşık 2,87 milyon tona yükselmesi beklenmektedir. Biyobozunur plastikler, küresel biyoplastik üretim kapasitesinin neredeyse % 60’ını (1,2 milyon ton) oluşturmaktadır. Özellikle yenilikçi biyopolimerler yüksek büyüme oranları göstermekte ve ABD ile Avrupa’da yeni yatırımlar yapılmaktadır. Dolayısıyla küresel biyobozunur plastik üretiminin 2025 yılında 1,8 milyon tona çıkması, buna karşın biyobazlı ancak biyolojik olarak parçalanamayan plastiklerin payının azalarak 2025’te yaklaşık % 37 seviyesine gerilemesi beklenmektedir.

Şekil 4: Biyoplastiklerin küresel üretim kapasitesi

2. Biyoplastikler, ambalajlama, catering ürünleri, tüketici elektroniği, otomotiv, tarım/bahçecilik, oyuncak ve tekstil gibi birçok sektörde artan oranda kullanılmaktadır. Şekil 5’te görüldüğü üzere, 2020 yılında ambalaj sektörü, % 47 oranıyla biyoplastikler için ana pazar olmaya devam etmektedir. Bununla beraber, biyoplastiklerin kullanım alanı çeşitlenmekte ve bilhassa otomotiv, inşaat, elektrik-elektronik gibi sektörlerde yükselişi sürmektedir.

Şekil 5: Biyoplastiklerin küresel üretim kapasitesi (sektörlere göre)

3. Şekil 6’da görüldüğü üzere, 2020 yılında biyoplastiklerin %46’sı Asya’da üretilmiş olup bölgenin önümüzdeki beş yıl boyunca en büyük üretim merkezi olmaya devam etmesi öngörülmektedir. Avrupa, küresel biyoplastik üretim kapasitesinin dörtte birini oluşturmakta bilhassa ar-ge çalışmalarında liderliğini sürdürmektedir. Kuzey Amerika ise %17’lik payla küresel biyoplastik pazarında üçüncü sırada yer almaktadır.

Şekil 6: Biyoplastiklerin küresel üretim kapasitesi (bölgelere göre)

Sonuç olarak, petrol bazlı ürünlerin hâkimiyetine meydan okuyan biyoplastikler, hızlı büyüyen, yenilikçi ve yüksek katma değerli bir endüstridir. Dünya Ekonomik Forumu’nun yayımladığı “Küresel Riskler Raporu”nda öne çıkan 5 riskin tamamının çevre ve iklim değişikliğiyle ilgili olduğu göz önüne alındığında, artan çevresel duyarlılıkların biyoplastiklerin önem kazanmasında etkili olduğu anlaşılmaktadır. Günümüzde hemen her geleneksel plastik malzeme ve uygulama için biyoplastik bir alternatif bulunmakta, üstelik yeni makine ve ekipmana ihtiyaç duyulmaksızın, mevcut üretim altyapısı kullanılarak biyoplastik ürünler üretilebilmektedir. Dünya çapında büyük markalar ürünlerinde giderek biyoplastik çözümlere yönelmektedir. Bu yeni ürünlerle biyoplastik malzemelere ilişkin tüketicilerin farkındalık ve bilgi düzeyi de artmaktadır. Böylece piyasada artan biyoplastik hacmiyle birlikte, yakında geleneksel malzemelerle fiyat bakımından da rekabet edebilir hale gelecektir. Özetle, yakın bir gelecekte biyoplastiklerin petrol türevi plastiklerin yerini alması öngörülebilir.

Kaynakça:

• Avrupa Biyoplastik Derneği, “Bioplastics Market Development”, 2020.
• Türk Plastik Sanayicileri Araştırma Geliştirme ve Eğitim Vakfı (PAGEV):
• 11. Kalkınma Planı Tarım ve Gıdada Rekabetçi Üretim Özel İhtisas Komisyonu Raporu, 2018.
• Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları Türkiye 2. Ulusal Gözden Geçirme Raporu, 2020.
• Kaplancalı, K., “Biyoplastik Malzemelerin Ambalaj Uygulamaları”, Uluslararası Plastik Ambalaj Teknolojileri Kongresi, Eylül 2014.
• Gümüşderelioğlu, M. Aralık 2012. Biyoplastikler. Bilim ve Teknik Dergisi, 76-79.
• Dünya Ekonomik Forumu (WEF), “Top 10 Emerging Technologies”, Temmuz 2019.
• Dünya Ekonomik Forumu (WEF), “The Global Risks Report”, Ocak 2020.
• Sıfır Atık Tanıtım Kitapçığı: https://sifiratik.gov.tr/